《C语言程序设计》-循环结构程序设计

第章4循环结构程序设计C语言主要提供了4种循环语句，包括while语句、do-while语句、for语句以及if和goto语句构成的循环。虽然各循环语句的格式不同，关键字不同，对循环条件判断的先后顺序不同，循环次数是否固定也有所不同，但循环控制是它们的共同点，都是由循环条件判断和循环体两部分组成，相互之间也可以进行转换。—2—4.1while循环4.2do-while循环4.3for循环目录CONTENTS4.4循环嵌套4.5goto语句4.6其他循环控制语句PARTwhile循环4.14.1while循环while循环语句的一般形式为：while(表达式)语句;/*循环体*/while循环—5—4.1while循环圆括号内的表达式是控制表达式，语句是循环体，循环体可以是一条简单的语句，也可以是多条语句组成的复合语句（用花括号括起来）。其执行流程如右图所示。语句表达式非00while循环语句的执行流程—6—4.1while循环执行该语句时，先计算表达式的值，如果它为真，则执行循环体；接着再次判定表达式的值，如果它仍为真，继续执行循环体，依此类推，直到表达式的值为假结束循环，执行while语句后的下一条语句。—7—4.1while循环【例4.1】计算从1到100的和。#include<stdio.h>intmain(){inti,sum;sum=0;i=1;while(i<=100){/*定义变量*//*赋初值*//*循环，当i>100时结束*/sum=sum+i;i=i+1;/*求和，将结果放入sum中*//*循环控制变量i加1*/}printf("1+2+3+...+99+100=%d",sum);return0;/*输出sum的值*/}—8—4.1while循环程序运行的结果为：1+2+3+…+99+100=5050（1）变量初始化描述要完整、准确。（2）在循环体中应有使循环趋向于结束的语句。注意—9—4.1while循环【例4.2】统计从键盘输入一行字符的个数。#include<stdio.h>intmain(){intn=0;printf("inputastring:\n");while(getchar()!='\n')/*初始化变量n*//*输出提示信息*//*循环输入字符，当输入回车时结束*//*n自加1*//*输出n的值*/n++;printf("%d",n);return0;}程序运行的结果为：inputastring:abcdef6—10—4.1while循环【例4.3】输出1～10中各个数的平方。#include<stdio.h>intmain(){intn=10;while(n){/*初始化变量*//*当n不为0时循环*/printf("%d",n*n);n--;/*输出n*n的值*//*n自减1*/}return0;}本例程序将执行10次循环，每执行一次，n值减1。循环体输出表达式n*n的值。程序运行的结果为：100816449362516941—11—4.1while循环【例4.4】使用格里高利公式求π的近似值，要求精确到最后一项的绝对值小于10-4。提示格里高利公式求π：π/4=1-1/3+1/5-1/7+…#include<stdio.h>#include<math.h>intmain(){intdenominator=1,flag=1;doubleitem=1.0,pi=0;while(fabs(item)>=0.0001){/*初始化变量*//*当精度大于0.0001时循环*/item=flag*1.0/denominator;pi=pi+item;flag=-flag;/*计算每一项*//*累加*//*取反*/—12—4.1while循环denominator=denominator+2;/*底数加2*/}pi=pi*4;printf("pi=%f\n",pi);return0;/*求pi的值*//*输出pi的值*/}本例题while循环将计算精度作为循环执行条件，用flag变量作为正负标记。程序运行的结果为：pi=3.141793—13—PARTdo-while循环4.24.2do-while循环do-while语句的一般形式为：do语句;/*循环体*/while(表达式);do-while循环—15—4.2do-while循环这个循环与while循环的不同在于：它先执行循环中的语句，然后再判断表达式是否为真，如果为真则继续循环；如果为假，则终止循环。因此，do-while循环至少要执行一次循环语句。其执行过程如右图所示。语句表达式非00do-while语句的执行流程—16—4.2do-while循环【例4.5】求nn!123...。#include<stdio.h>intmain(){inti=1,s=1,n;printf("pleaseinputn:");scanf("%d",&n);do{/*定义及初始化变量*//*输出提示语*//*输入n的值*//*开始循环*/s=s*i;i++;/*计算阶乘*//*i自加1*//*当i<=n成立时循环*//*输出*/}while(i<=n);printf("%d!=%d\n",n,s);return0;}—17—4.2do-while循环程序运行的结果为：pleaseinputn:55!=120使用do-while循环语句时，如果循环体中有多条语句，必须采用复合语句的形式。do-while语句中，条件放在while后面的圆括号中，并且最后必须加上一个分号，这是很多初学者容易遗漏的。注意—18—4.2do-while循环while语句先进行循环条件的判断，再决定是否执行循环体；do-while语句则先执行一次循环体，再进行循环条件的判断决定是否继续循环。do-while语句至少要执行一次循环体，而while语句在第一次条件判断不成立时，则一次循环体都不执行。—19—4.2do-while循环因此，如果用这两种语句描述同一个循环功能时，当第一次判断循环条件表达式成立时，两种语句的执行结果完全一致，只有在第一次判断循环条件表达式不成立时，二者的执行结果才可能出现不同。因此，在编程时，要注意do-while语句的至少执行一次循环体的特点。—20—4.2do-while循环【例4.6】统计一个整数的位数。#include<stdio.h>intmain(){intcount=0,number;printf("Enteranumber:");scanf("%d",&number);if(number<0)/*定义及初始化变量*//*输出提示语*//*输入整数*//*如果输入的为负整数则取反*/number=-number;do{number=number/10;count++;/*number整除10，即去掉最低位*//*位数加1*//*number不为0时循环*//*输出位数*/}while(number!=0);printf("Itcontains%ddigits.\n",count);return0;}—21—4.2do-while循环程序运行的结果为：Enteranumber:456Itcontains3digits.—22—PARTfor循环4.34.3for循环在C语言中，除了可以用while和do-while语句实现循环外，还可以用for语句实现循环。其一般形式为：for(表达式1;表达式2;表达式3)语句;/*循环体*/for循环—24—4.3for循环for循环语句的执行流程，如右图所示。求解表达式11先求解表达式1。表达式202然后求解表达式2，若其值为真（非0），则执行for语句中指定的循环语句，然后执行第（3）步；若其值为假（0），则结束循环，转到第（5）步。非0语句3求解表达式3。求解表达式34返回到第（2）步继续执行。for语句的下一个语句5循环结束，执行for语句下面的语句。for循环语句的执行流程—25—4.3for循环for语句将控制循环的主要操作集中在循环语句开头的圆括号里。圆括号中的三个表达式的作用是：表达式1表达式2表达式3通常为关系表达式或逻辑表达式，用来判断是否继续循环。在每次执行循环体前先执行此表达式，决定是否继续执行循环。一般被称为“步长”环变量的修改，该表达式是在每次循环体执行完以后、下一次循环条件判断之前执行的，使循环变量经过多次循环的累积而发生改变，最终因为不满足循环条件退出循环。，用于循通常为赋值表达式，实现循环控制变量的初始化，只执行一次。—26—4.3for循环【例4.7】编程计算1到49之内的奇数和。#include<stdio.h>intmain(){intsum=0,n;for(n=1;n<=49;n+=2)/*定义及初始化变量*//*循环，当n>49时结束，步长为2*//*累加*//*输出结果*/sum=sum+n;printf("sum=%d",sum);return0;}程序运行的结果为：sum=625—27—4.3for循环可将for循环语句改写为如下的while循环形式：表达式1;while(表达式2){语句;表达式3;}例如：for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;相当于：i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}—28—4.3for循环因此，可以将例4.7用while语句进行改写如下：#include<stdio.h>intmain(){intsum=0,n;n=1;while(n<=49){/*定义及初始化变量*//*n的初值为1*//*循环，当n>49时结束*/sum=sum+n;n+=2;/*累加*//*步长为2*/}printf("sum=%d",sum);return0;/*输出结果*/}—29—4.3for循环使用for循环语句时，我们必须注意以下几个问题：for循环中的“表达式1”“表达式2”和“表达式3”都是可选项，即可以缺省，但表达式之间的分号“;”绝对不能缺省。省略“表达式1”，表示不对循环控制变量赋初值。0102—30—4.3for循环例如：省略“表达式2”，表示不用判断循环条件是否成立，循环条件总是满足的，则如果不做其他处理，便成了死循环。for(i=1;;i++)sum=sum+i;相当于：03i=1;while(1){sum=sum+i;i++;}—31—4.3for循环例如：省略“表达式3”，则不对循环控制变量进行操作，这时可在循环体中加入修改循环控制变量的语句。for(i=1;i<=100;){04sum=sum+i;i++;}—32—4.3for循环例如：for(;;)05省略3个表达式。相当于：while(1)—33—4.3for循环表达式1和表达式3可以是一个简单的表达式，也可以是逗号表达式，即包含一个以上的简单表达式，中间用逗号间隔。例如：06for(i=0,j=100;i<=100;i++,jk=i+j;--)—34—4.3for循环【例4.8】含有逗号表达式的for语句。#include<stdio.h>intmain(){inti,j;for(i=1,j=1;i<=10||j<30;i++,j+=4)/*定义变量*//*循环判断*//*输出i*j的值*/printf("%d",i*j);return0;}程序运行的结果为：110275285126175232297370—35—4.3for循环表达式2一般是关系表达式或逻辑表达式，但也可以是数值表达式或字符表达式，只要其值非零，就执行循环体。07—36—4.3for循环【例4.9】将用户输入的字符全部显示出来，直到用户输入回车为止。#include<stdio.h>intmain(){charc;for(;(c=getchar())!='\n';)/*定义变量*//*当输入不是回车时循环*/printf("%c",c);/*输出字符c*/return0;}程序运行的结果为：asdfghjkl,123asdfghjkl,123—37—PART循环嵌套4.44.4循环嵌套一个循环语句的循环体内包含另一个完整的循环结构，称为循环的嵌套。嵌在循环体内的循环称为内循环，嵌有内循环的循环称为外循环。内嵌的循环中还可以嵌套循环，这就是多重循环。—39—2do-while循环number=number/10;循环体包括整个内循环及退出内循环后执行2*1=22*2=4循环体包括整个内循环及退出内循环后执行函数的内容将会在第5章进行介绍，在此对其简loop:if(i>=1)#include<stdio.很多初学者容易遗漏的。当用户输入编号1～4时，显示相应通常为关系表达式或逻辑通常为赋值表达式，实现输入其他编号，显示价格为0。通常为赋值表达式，实现编程计算1到49之内的奇数和。4.4循环嵌套【例4.10】打印九九乘法表。程序可用for循环的嵌套来实现，用外循环控制被乘数i的变化，用内循环控制乘数j的变化，内循环的循环体计算i*j并输出结果。外循环的循环体包括整个内循环及退出内循环后执行的“printf("\n");”语句。—40—4.4循环嵌套#include<stdio.h>intmain(){inti,j;for(i=1;i<=9;i++){/*定义变量*//*外循环控制被乘数*/for(j=1;j<=9;j++)/*内循环控制乘数*//*输出结果*//*结束一个内循环后输出一个回车*/printf("%d*%d=%d",i,j,i*j);printf("\n");}return0;}程序运行的结果为：1*1=11*2=21*3=31*4=41*5=51*6=61*7=71*8=81*9=92*1=22*2=42*3=62*4=82*5=102*6=122*7=142*8=162*9=18…9*1=99*2=189*3=279*4=369*5=459*6=549*7=639*8=729*9=81—41—4.4循环嵌套上述程序中，输出了很多多余项，可以通过修改程序去掉这些多余项，具体代码如下：#include<stdio.h>intmain(){inti,j;for(i=1;i<=9;i++){/*定义变量*//*外循环控制被乘数*/for(j=1;j<=i;j++)/*内循环控制乘数，乘数小于等于被乘数*/printf("%d*%d=%d",i,j,i*j);/*输出结果*//*结束一个内循环后输出一个回车*/printf("\n");}return0;}—42—4.4循环嵌套程序执行结果为：1*1=12*1=22*2=49*1=99*2=189*3=279*4=369*5=459*6=549*7=639*8=729*9=81—43—4.4循环嵌套循环嵌套时应注意以下问题：01020304or循环、while循环和do-while循环可以相互嵌套，无论如何嵌套，都必须满足内循环完整地包含在外循环中，不能形成循环的交叉。嵌套循环的层数没有限制，但嵌套的层数太多，会消耗大量的内存空间，程序的可读性将变差。循环嵌套时，内外层循环不能使用相同的循环变量。为了使嵌套的层次关系清晰明了，易于阅读和纠错，建议采用缩进格式书写程序。—44—PARTgoto语句4.54.5goto语句goto语句是无条件转移语句，使用它可以使程序跳转到函数中任何有标号的语句处。标号是放置在语句开始处的标识符，并以一个冒号“:”作为后缀，其一般形式为：标识符:语句;goto语句的一般形式为：goto标识符;通常goto语句与if条件语句连用，当满足某一条件时，程序跳到标号处运行。—46—4.5goto语句【例4.11】用if语句和goto语句构成循环，求5！。#include<stdio.h>intmain(){inti=5,result=1;/*初始化变量*//*若i>=1求阶乘*/loop:if(i>=1){result*=i;i--;gotoloop;/*求乘积*//*i自减1*//*转向loop*/}printf("5!=%d\n",result);return0;/*输出结果*/}—47—4.5goto语句程序运行的结果为：5!=120（1）goto语句的跳转只能在函数内部，不能在不同的函数之间进行。函数的内容将会在第5章进行介绍，在此对其简单了解即可。（2）goto语句在早期编程语言中很常见，但在现在的C语言编程中却很少用到它了，这是因为它的大量使用会破坏程序的结构化，使程序的流程控制混乱，可读性降低，调试困难。提示—48—PART其他循环控制语句4.64.6其他循环控制语句4.6.1break语句在几种循环结构中，主要是在循环次数不能预先确定的情况下使用break语句，在循环体中增加一个分支结构，当某个条件成立时，由break语句退出循环体，从而结束循环过程。其一般形式为：break;—50—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句【例4.12】求300以内能被19整除的最大数。#include<stdio.h>intmain(){intx;for(x=300;x>=1;x--)/*循环*/if(x%19==0)break;/*当x能被19整除时跳出循环*//*输出x的值*/printf("x=%d\n",x);return0;}在for语句中，当x能被19整除时，执行语句“break;”结束for循环语句；否则，进入下一次循环。程序运行结果为：x=285—51—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句（1）break语句不能用于循环语句和switch语句之外的其他语句。提示（2）在多重循环的情况下，使用break语句时，仅退出包含break语句的那层循环体。—52—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句【例4.13】假设自动售货机出售4种商品，薯片、爆米花、巧克力和可乐，售价分别是每份3.0，2.5，4.0和3.5元。在屏幕上显示以下菜单，用户可以连续查询商品的价格，当查询次数超过5次时，自动退出查询；不到5次时，用户可以选择退出。当用户输入编号1～4时，显示相应商品的价格；输入0，退出查询；输入其他编号，显示价格为0。[1]Selectcrisps[2]Selectpopcorn[3]Selectchocolate[4]Selectcola[0]Exit—53—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句#include<stdio.h>intmain(){intchoice,i;doubleprice;for(i=1;i<=5;i++){/*定义变量*//*循环5次*/printf("[1]Selectcrisps\n");printf("[2]Selectpopcorn\n");printf("[3]Selectchocolate\n");printf("[4]Selectcola\n");printf("[0]Exit\n");printf("Enterchoice:");scanf("%d",&choice);if(choice==0)break;/*输出提示信息*//*输入数据*//*当输入为0时跳出循环*/—54—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句switch(choice)/*根据输入的数值决定price的取值*/{case1:price=3.0;break;case2:price=2.5;break;case3:price=4.0;break;case4:price=3.5;break;default:price=0.0;break;}printf("price=%0.1f\n",price);/*输出price的值*/}printf("Thanks\n");return0;/*输出提示信息*/}—55—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句程序运行的结果为：[1]Selectcrisps[2]Selectpopcorn[3]Selectchocolate[4]Selectcola[0]ExitEnterchoice:1price=3.0[1]Selectcrisps[2]Selectpopcorn[3]Selectchocolate[4]Selectcola[0]ExitEnterchoice:0Thanks—56—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句【例4.14】输入10个字符，分别统计出其中空格或回车、数字和其他字符的个数。#include<stdio.h>intmain(){intblank=0,digit=0,i,other=0;charch;printf("Enter10characters:");for(i=1;i<=10;i++){/*初始化变量*//*输出提示信息*//*循环10次*//*输入一个字符*//*判断字符*/ch=getchar();switch(ch){case'':case'\n':blank++;break;case'0':case'1':case'2':case'3':case'4':case'5':case'6':case'7':case'8':case'9':digit++;break;/*如果为空格或回车，blank自加1*//*计算数字的个数*/—57—4.6其他循环控制语句4.6.1break语句default:other++;break;/*计算其他字符的个数*/}}printf("blank=%d,digit=%d,other=%d\n",b